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1、用于木加工工业的工业机器人一、 木加工工业机器人基本组成 木加工工业机器人由智能检测重量系统、智能检测异物系统、包装袋上袋机械手、转运机械手、机器人码垛系统、控制系统等组成。主要用于体积大而笨重物件的搬运、装卸和堆码等。包装工业机器人还用于人体不能接触的洁净产品的包装，如食品、药品，特别是生物制品和微生物制剂及对人体有害的化工原料。 1、系统简介概述 器人码垛工作站是一种集成化的系统，它包括工业机器人、控制器、编程器、机器人手爪、自动拆/叠盘机、托盘输送及定位设备和码垛模式软件。它还配置自动称重、贴标签和检测及通讯系统，并与生产控制系统相连接，以形成一个完整的集成化包装生产线。生产线末端码垛的
2、简单工作站：这种柔性码垛系统从输送线上下料并将工件码垛、加层垫等，紧跟着有一输送线将码好的托盘送走。码垛/拆垛工作站：这种柔性码垛系统可将三垛不同货物码成一垛，机器人还可抓取托盘和层垫，一垛码满后由输送线自动输出。生产线中码垛：工件在输送线定位点被抓取并放到两个不同托盘上，层垫也被机器人抓取。托盘和满垛通过线体自动输出或输入。生产线末端码垛的复杂工作站：工件来自三条不同线体上，它们被抓取并放到三个不同托盘上，层垫也被机器人抓取。托盘和满垛由线体上自动输出或输入。我国包装机械起步较晚，直到上世纪 80 年代，随着经济的发展、市场的需求和政府的重 视，我国包装机械得到迅猛发展，逐渐由一度依靠国外进
3、口成套设备走向自主研发的道路1。 近五年来，我国包装工业的年生产总值每年平均以 20%的速度递增，2008 年全国总产值已上 升为世界第二。特别是我国的瓦楞包装发展迅速，在产量需求和技术水平上，均已基本达到了 国际先进水平。包装产业的发展已成为反映经济发展水平的重要标志，成为区域经济的一个重 要支柱产业2。 包装是使产品进入流通领域的必要步骤，包装机械是使产品包装实现机械自动化的主要手 段。经过半个多世纪的发展，我国包装机械已经成为机械工业中重要的分支，各项数据都有力 地展示着该行业取得的显著成绩，并预示了广阔的发展前景3, 4。在劳动成本上升，自动化设 备的售价却在下降的今天，包装机械显然已
4、替代人工劳动，成为了包装工业的主角，主要有以 下诸多优势： (1) 提高生产效率。传统意义上，包装领域属于劳动密集型行业，需要大量的劳动力，而 用包装机械代替劳动力，提高了包装速度，如手工糖果包装每分钟只能包几十块，而糖果包装机能达到每分钟数百块甚至上千块，效率提高数十倍。另外，包装机械可靠性高，能减少人为可能导致的出错率，减少停产时间，减少浪费。(2)降低成本。包装过程往往是流水线工作，一台相对高价包装机器人的引入可以替代流 水线上所有员工的工作，从长远来讲，降低了劳动力成本。对于一个公司来讲，争取廉价的劳动力不是增强竞争力和可持续的发展途径，自动化技术的引入才是长久之计。(3)降低劳动强度
5、，改善劳动条件，避免人身危害。对于繁重、大体积的包装物，包装机 械能减轻工人的劳动强度；对于单调、重复性高的工种，包装机械改善工人的劳动条件；对于 粉尘、有毒或者放射性物质的包装，包装机械避免了由于人工操作可能产生的危害。(4)满足包装规格化、标准化的要求。包装机械可根据包装需求完成包装物形态和大小的 一致性，而手工包装是远远不能保证的，这对商品出口尤为重要。(5)保证产品卫生。对于根据卫生法不能直接接触的食品、药品等，机械包装能保证产品 的质量和卫生。 (6) 减少储藏空间、便于产品流通5。如棉、麻、烟叶等产品的包装，采用压缩包装机压 1全自动包装机器人系统的研制 缩打包，不仅大大减小了储存
6、空间，而且便于运输。(7)新的包装手段应运而生。包装机械能实现真空包装、充气包装、干燥包装和杀菌包装等手工无法实现的包装功能。另外，包装机械是一门综合性的学科，涉及材料、工艺、电子和自动控制等方方面面。它的高速发展，能促进相关学科以及相关前后工序的同步发展。早期的机器人造价昂贵，主要应用于航空、军工和汽车等高、精、尖的技术行业。随着科学技术的进步和社会需求的提高，从20世纪60年代起，机器人开始涉足重复性高或者危险性 大的工业领域，即工业机器人。80年代，随着Unimation公司PUMA工业机器人的诞生，美 国兴起了工业机器人热。90年代，工业机器人的价格不断下降，但在电子和机械性能方面却日
7、益成熟和完善，表现为功能多样化，出错率更少，产品质量更高。从此工业机器人被广泛地 应用于程序化、繁重或者对人体有害的工作中，如完成焊接、喷涂、码垛、简单装配等工序，以及原子能工业部门的搬运和工艺操作等11。包装机器人是工业机器人的一种，是应用在包装工业领域的自动执行工作的机械设备。目前，包装机器人多用于大物件的焊接和搬运中，码垛、打捆、装箱和拾放机器人相继问世。机 器人越来越多地走入车间，替代枯燥繁重的劳动，被誉为包装业的“宠儿”12-14。和普通的包装 机械相比，全自动包装机器人的主要特点有：(1)灵活性高，能实现产品的快速转换 如今消费需求已向多规格、多样化发展，而传统的机械设备只能生产单
8、一尺寸或形状的产品。而包装机器人为了执行不同的任务，可改变可编程，这使设备的灵活性大大提高，实现产品的迅速转换。例如，同一台设备，只需简单地更换其终端取件方式和程序设置，就可以处理不同尺寸和形状的产品。不仅如此，机器人的不同功能模块还能灵活组合，配置出多种功能的机器人生产流水线15。正是包装机器人高度的集成性和柔性16,的应用和高度的宠爱。(2)生产精准度高，产品质量有保障在包装设备中添加的检测装置、传感器装置等，构成系统的信息反馈回路，使得包装机器人拥有更高的精准性。如具有视觉技术的包装机器人可以测量物体位置是否准确，识别物体颜色或形状是否正确，大大减少了高强度劳动力的使用，也减少了人为可能
9、造成的失误，减少了产品次品率 2、技术指标 工件：箱体、板材、袋料、罐/纸类包装 工件尺寸：可按用户的工件大小设计 工件重量：可按用户要求设计 工件移动范围：可按用户要求设计 机器人自由度数：6个 机器人重复精度： 0.1mm 3、应用领域 机器人自动装箱、码垛工作站可应用于建材、家电、电子、化纤、汽车、食品等行业。 4、用户效益分析 工作站在产品的装箱、码垛等工序实现自动化作业，具有安全检测、连锁控制、故障自诊断、示教再现、顺序控制、自动判断等功能，为用户实际应用提供经济、适用的自动化解决方案。 5、供货和服务方式 对机器人自动装箱、码垛工作站系统负全面的技术责任，完成装箱码垛要求，同时负责
10、设计、制造、安装、调试和培训。二、 木加工工业机器人的功能 木加工工业机器人主要用于体积大而笨重物件的搬运、装卸和堆码。目前，我国已经成为包装行业第二大国，但是距离强国还有很长的一段距离。这主要是因为包装技术以及设备上的不够先进造成的。现在人们的生活水平不断提高，对产品包装越来越重视。包装自动化是当前工业制造业行业发展的主流，在整体自动化实现的过程中，除自动化控制系统将会迎来发展机遇外，生产线的主要执行者，即包装机器人也将迎来腾飞的机遇。包装工业机器人主要用于体积大而笨重物件的搬运、装卸和堆码等。包装工业机器人还用于人体不能接触的洁净产品的包装，如食品、药品，特别是生物制品和微生物制剂及对人体
11、有害的化工原料。随着机器人技术的成熟和产业化的实现，使得包装工程领域中应用机器人的范围越来越广。包装机器人在食品包装机械中应用的必要性。包装机器人在食品领域应用广泛，而且也很有必要。首先，我国包装机械要满足食品快速发展的需求，并积极参与国际竞争，就必须打破“小而散”的行业态势，在“高精尖”的方向上不断前进。业内人士认为，未来包装业将配合产业自动化趋势，在技术发展上朝着机械功能多元化，结构设计标准化、模组化，控制智能化，结构高精度化等几个方向发展。其次，食品产品已趋向精致化和多元化方向发展，单品种大批量的产品越来越少，而多品种小批量的产品日益成为主流。在大环境的变化趋势下，多元化、具有多种切换功
12、能，能适应多种包材和模具更换的包装机才能够适应市场的需求。同时，国内食品生产厂的大部分包装工作，特别是较复杂的包装物品的排列、装配等工作基本上是人工操作，难以保证包装的统一和稳定，可能造成对被包装产品的污染。有些食品生产厂即使使用包装机械，也只是应用在整个包装链的某个环节上，例如前段包装采用机械包装，而后段包装则采用人工。因此，提高整个包装链的自动化水平和质量水平，是现代化食品生产企业推行GMP规范非常重要的一环。食品行业的快速发展离不开包装行业的助力。食品安全问题频发，消费者对食品包装提出了更高的要求。而包装机器人在食品包装中的应用，避免了食品的二次污染，提升了生产效率的同时降低了企业成本，
13、符合包装行业自动化趋势的需求，同时也推动了包装行业自动化水平的进一步提高。包装工业机器人主要用于体积大而笨重物件的搬运、装卸和堆码，目前，我国已经成为包装行业第二大国，但是距离强国还有很长的一段距离。这主要是因为包装技术以及设备上的不够先进造成的。现在人们的生活水平不断提高，对产品包装越来越重视。包装自动化是当前工业制造业行业发展的主流，在整体自动化实现的过程中，除自动化控制系统将会迎来发展机遇外，生产线的主要执行者，即包装机器人也将迎来腾飞的机遇。包装工业机器人主要用于体积大而笨重物件的搬运、装卸和堆码等。包装工业机器人还用于人体不能接触的洁净产品的包装，如食品、药品，特别是生物制品和微生物
14、制剂及对人体有害的化工原料。随着机器人技术的成熟和产业化的实现，使得包装工程领域中应用机器人的范围越来越广。三、 现在市面上的机器人 装袋机器人是机座固定回转式，机身可360度旋转，由机械手完成包装袋的输送、开袋、计量、充填、缝袋和给出堆码。这是一种智能化较高的包装机器人。装箱机器人类似装袋机器人，一般金属和玻璃包装容器的装箱用刚性包装箱机器人完成。对装箱包装的抓取有机械式和气吸式两种。它可整体移动。对包装件进行抓取或吸附，然后送人指定位置上的包装箱或托盘中。它具有方向性和位置自动调节的功能，可实现无箱不卸货和方向调节。这类机器人是一种较为成熟的机器人，应用很广。如饮料、啤酒，化妆品，香烟等。
15、堆码机器人是一种功率较大的机器人。要求稳定性和平衡性较高。其抓取机构中具有自锁功能，以确保从几十公斤到几吨的货物的抓取牢固可靠，它还具有时间、位置和力的参数控制系统，通过设定的控制程序实现。灌装机器人是一种将包装容器充满液体物料后，进行计量、输盖、压盖和识别的机器人。它具有无瓶不输料、不盖不输瓶、破瓶报警和自动剔除等功能。在过去我们很多液体物料的灌装主要是用这种机器人的局部功能一一机械手装于生产线上，而今，已是将这种机器人直接配置在物料生产主机的后部，实现其自动灌装。灌装机器人有软包装和硬包装之分。这里分析的是硬包装灌装机器人。包装输送机器人在包装工业中主要指塑料瓶包装输送用的机器人，是利用动
16、力和特殊的构件实现瓶体的输送，将瓶桶中的包装瓶单件快速输出排列，然后给予一个特定的力。使瓶体准确地在空中经过抛物线路线到达充填工件。这种机器人改变了传统的输瓶机构。使得输送速度加快，输送空间减小。是一种全新概念的包装机器人。它借助于空气动力学和特殊机械构件而实现其输送作业的。如今，包装机械日趋自动化，而机器人作为自动化技术最具竞争力的技术，适合重复性、快速性、准确性、危险性的工作。另外，生产厂商都希望寻求更低的生产成本。机器人自然而然地担任起这个重要角色，因为机器人不仅能导致成本更低，而且也能带来更高的灵活性。随着包装机器人被越来越多的企业所知悉，将会有更多人因为其灵活和可靠的优点而选择使用它，机器人将替代许多传统的设备，成为包装领域的重要助手。四、 木加工工业机器人的本体机构 机构本体设计是指各零部件尺寸和零部件之间配合问题的设计，以及各元器件（传感器、气缸、电机、吸盘等等）的选用和设计。原则上，各机械手的
